一种低膨胀微晶玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种低膨胀微晶玻璃及其制备方法，属于低膨胀微晶玻璃技术领域，以重量百分比计包括：SiO

【技术实现步骤摘要】
一种低膨胀微晶玻璃及其制备方法


[0001]本专利技术涉及低膨胀微晶玻璃
，具体涉及一种低膨胀微晶玻璃及其制备方法。

技术介绍

[0002]在一些应用领域中，在将超低膨胀微晶玻璃材料加工成超精密元件的过程，需用酸液对抛光面进行清洗去除异物。如果超低膨胀微晶玻璃的耐酸蚀性能较差，则会在表面形成酸蚀脱落的坑洞，影响到超光滑表面的粗糙度。因此，超低膨胀微晶玻璃的耐酸蚀性能必须引起重视。研究表明，在微晶玻璃中引入CaO、BaO组分，具有较好的助熔效果，且相对碱金属氧化物，在热处理晶化过程玻璃不容易乳浊而影响透过率。
[0003]但CaO、BaO在晶化后不会进入晶相，残留在玻璃相中，影响玻璃相的网络密度，导致微晶玻璃材料的耐酸蚀性能下降。如果用碱金属氧化物K2O、Na2O作助溶剂减小玻璃粘度，引入量过多则会导致玻璃晶化乳浊，透光性变差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种低膨胀微晶玻璃及其制备方法，解决现有技术中不能使用CaO、BaO助溶剂，而K2O、Na2O助溶剂总量受限制，导致玻璃粘度大，熔制难度大的技术问题。
[0005]本专利技术公开了一种低膨胀微晶玻璃，以重量百分比计包括：SiO
2 50～75％，Al2O
3 10～30％，P2O
5 1.5～10％，Li2O 5～15％，ZnO 0.5～7％，Mg O 0.5～10％，Na2O 0.3～5.0％，K2O 0.3～5.0％，TiO
2 1～5％，ZrO
2 0.5～5％。
[0006]进一步的，以重量百分比计包括：SiO
2 56～73％，Al2O
3 11～21％，P2[0007]O
5 1.5～5.5％，Li2O 7～11％，ZnO 0.5～5％，MgO 1～5％，Na2O 0.3～3.0％，K2O 0.3～2.0％，TiO
2 1～4％，ZrO
2 0.5～3％。
[0008]进一步的，以重量百分比计包括：SiO
2 58～70％；和/或Al2O
3 14～20％；和/或：P2O
5 3～6％；和/或：Li2O 8～11％。
[0009]进一步的，(ZnO+Mg+Li2O+Al2O3+P2O5+SiO2)/(Al2O3+P2O5+SiO2)为1.10—1.20，优选为1.115—1.175，更优选为1.13—1.17；和/或ZnO/Li2O为0.04—0.35，优选为0.08—0.21。
[0010]进一步的，Na2O+K2O总量以重量百分比计为0.3～5.0％；和/或TiO2+ZrO2总量以重量百分比计为2～5％。
[0011]进一步的，热膨胀系数为
‑
10
×
10
‑8～10
×
10
‑8/℃，优选为
‑5×
10
‑8～5
×
10
‑8/℃；和/或努氏硬度为550
×
107～575
×
107Pa，优选为545
×
107～565
×
107Pa；和/或玻璃差热曲线的放热峰值温度范围为776～1106℃，优选为858～1002℃。
[0012]本专利技术第二个目的是保护一种低膨胀微晶玻璃的制备方法，晶化工艺中将基质玻璃在720～770℃温度范围保温，然后升温至780～830℃再次进行保温。
[0013]进一步的，还包括以下步骤：1)混合料，2)熔化，3)制备基质玻璃，4)晶化。
相应的减少，相当于在配方设计用A l(PO3)3取代SiO2。Al(PO3)3的熔化温度远低于SiO2，有利于降低玻璃的熔化温度。因此，P2O5过少不利于晶核剂ZrO2的引入，且会使玻璃的熔化温度过高。但P2O5为易挥发组分，引入过多则不利于批量稳定制备，且SiO2相应的过少，会使微晶玻璃的硬度变差。因此，本专利技术中P2O5的含量范围为1.5～10％，优选范围为1.5～5.5％，更优选范围是3～6％。
[0025]Li2O可降低玻璃的高温粘度，同时也是形成β
‑
石英固溶体必不可少的组分，在热处理后Li2O全部进入晶相。含量过多会导致玻璃极易析晶，在成型降温过程表面会快速形成较厚的析晶层，由于与内部玻璃相热膨胀系数差异过大，容易导致玻璃炸裂，不利于大尺寸产品的成型工艺控制，且也不利于热处理均匀晶化；Li2O含量过少则会增大玻璃的化料难度，高温
[0026]粘度增大，玻璃澄清和均化困难，热处理时不易形成β
‑
石英固溶体微晶，导致玻璃热处理过程易分相而使得透过率下降。因此，本专利技术中Li2O含量范围为5～15％，优选范围为7～11％，更优选范围为8～11％。
[0027]ZnO可降低玻璃的高温粘度，在热处理后会形成Zn
0.5
AlSi2O6晶相，其热膨胀胀系数为负，因此引入ZnO后，可相应减少Li2O含量，使玻璃的差热曲线放热峰值温度升高，晶化速率减慢，有利于抑制成型降温过程的表面析晶，且有利于热处理过程的晶化控制。引入过多则需相应大幅减少Li2O，使玻璃高温粘度过大，并使微晶玻璃透过率下降。因此，本专利技术中Zn O含量范围为0.5～7％，优选范围为0.5～3％，且有ZnO/Li2O为0.04—0.35，优选的为0.08—0.21。
[0028]MgO可有效降低玻璃的高温粘度，但在热处理后会形成Mg
0.5
AlSi2O6晶相，其热膨胀系数为正，会导致热膨胀系数往正值方向偏离0值过大，因此需要相应的增加Li2O、ZnO组分，形成更多热膨胀系数为负值的LiAl Si2O6、Zn
0.5
AlSi2O6与Mg
0.5
AlSi2O6匹配，使热膨胀系数趋近与0，并达到进一步减小玻璃粘度的目的。但MgO过多会使Li2O、ZnO、MgO总量过多，致使玻璃的差热曲线放热峰值温度降低，结晶速率过快，在成型过程会形成过厚的表面析晶层，且不利于晶化过程微晶的均匀生长；MgO过少则会使Li2O、ZnO、MgO总量过少，不仅增大玻璃的熔制难度，且会使微晶玻璃透过率降低。因此，本专利技术中MgO含量范围为0.5～7％，优选范围为1～5％，且有(ZnO+Mg+Li2O+Al2O3+P2O5+SiO2)/(Al2O3+P2O5+SiO2)：1.10—1.20，优选的为1.115—1.175，更优选的为1.13—1.17。
[0029]Na2O、K2O为助熔剂，有利于降低原料的熔化温度，减小玻璃的高温粘度，有利于澄清除泡和搅拌均化。引入过多则会加大玻璃液对坩埚的侵蚀，且热处理过程容易形成NaAlSi2O6，KAlSi2O6热熔石英晶相，影响微晶玻璃透过率。或者过多的Na2O、K2O存在于残余玻璃相中，影响微晶玻璃的耐酸蚀强度。因此，本专利技术中Na2O含量范围为0.3～5.0％，优选的为0.3～3.0％，K2O含量范围为0.3～5.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低膨胀微晶玻璃，其特征在于，以重量百分比计包括：SiO
2 50～75％，Al2O
3 10～30％，P2O
5 1.5～10％，Li2O 5～15％，ZnO 0.5～7％，Mg O 0.5～10％，Na2O 0.3～5.0％，K2O 0.3～5.0％，TiO
2 1～5％，ZrO
2 0.5～5％。2.根据权利要求1所述的一种低膨胀微晶玻璃，其特征在于，以重量百分比计包括：SiO
2 56～73％，Al2O
3 11～21％，P2O
5 1.5～5.5％，Li2O 7～11％，ZnO 0.5～5％，MgO 1～5％，Na2O 0.3～3.0％，K2O 0.3～2.0％，TiO21～4％，ZrO
2 0.5～3％。3.根据权利要求2所述的一种低膨胀微晶玻璃，其特征在于，以重量百分比计包括：SiO
2 58～70％；和/或Al2O
3 14～20％；和/或：P2O
5 3～6％；和/或：Li2O 8～11％。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的一种低膨胀微晶玻璃，其特征在于，(ZnO+Mg+Li2O+Al2O3+P2O5+SiO2)/(Al2O3+P2O5+SiO2)为1.10—1.20，优选为1.115—1.175，更优选为1.13—1.17；和/或ZnO/Li2O为0.04—0.35，优选为0.08—0.21。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的一种低膨胀微晶玻璃，其特征在于，Na2O+K2O总量以重量百分比计为0.3～5.0％；和/或TiO2+ZrO2总量以重量百分比计为2～5％。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：莫大洪，于天来，苏学剑，郭富强，吉林辉，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：